具有牺牲层的PERC–联太阳能电池的制作方法

本发明涉及一种制造双端或三端串联太阳能电池装置的方法，所述双端或三端串联太阳能电池装置具有基于钝化发射极和后接触(perc，passivated emitter and rearcontact)的底部电池。

背景技术：

1、串联太阳能电池装置包括串联连接或并联连接的底部太阳能电池和顶部太阳能电池的堆叠部。在从主要工业c-si电池技术中受益的尝试中，底部电池可被选择为具有钝化发射极和后接触(perc)结构(green et al,solar energy materials&solar cells 143(2015),190–197)或相关的钝化发射极后完全扩散(pert，passivated emitter reartotally diffused)结构。peibst等人(ieee journal of photovoltaics,vol.9,no.1,january 2019)描述了perc底部电池和薄膜顶部电池的组合，其中在发射极与顶部电池接触之前，在底部电池(基于c-si的晶片)的后侧上制造有一个或多个钝化层，在其前侧上制造有发射极层。peibst等人的发射极层是通常称为‘钝化接触’的类型，其通常基于薄电介质(例如，薄氧化物，有时称为‘隧道氧化物(tunnel loxide)’)和具有适当功函数的顶层(例如，掺杂多晶硅)的组合。在peibst等人的情况中，发射极实际上是薄氧化物/掺杂多晶硅类型。这种发射极通常显著受益于提供氢，以降低与c-si晶片的界面处的复合缺陷密度。提供这种氢的有效方式不包括在peibst等人的文献中。另外，根据peibst等人的发明，生成底部电池的技术问题在于在底部电池处理过程中，可能形成薄的氧化物或者可能在发射极的顶部沉积污染物，从而增大至顶部电池的电阻。

2、因此，所得到的最终串联装置(以双端模式串联连接的底部电池和顶部电池、或者以三端模式连接的底部电池和顶部电池)最可能遭受在c-si晶片与发射极的界面处的增强的载流子复合，从而导致开路电压voc降低，和/或来自发射极-顶部电池界面处的串联电阻的增加，从而减小填充因子。结果，最终串联装置的效率降低。另外，增加用于前表面钝化或用于前表面保护以防表面氧化物或前表面污染的底部电池工艺步骤增加了制造时间和成本。

3、本发明的一个目的是克服或减轻现有技术的一个或多个缺陷。

技术实现思路

1、为此，根据第一方面，本发明提供了一种用于制造双端或三端串联太阳能电池的方法，该双端或三端串联太阳能电池包括硅基底部太阳能电池和薄膜顶部太阳能电池；顶部太阳能电池设置在底部太阳能电池的前表面上；该方法包括：

2、-设置具有前表面和后表面的硅衬底，所述衬底具有第一导电类型，以及

3、执行至少包括以下步骤的一系列步骤：

4、-在前表面上生成载流子提取层堆叠部，所述载流子提取层堆叠部至少包括载流子提取层，载流子提取层形成在所述衬底的前表面上或所述衬底的前表面中，

5、-在后表面上生成钝化涂层，至少包括沉积第一alox层，

6、其中，所述方法还包括：

7、-在正表面上的载流子提取层堆叠部上生成牺牲层堆叠部，牺牲层堆叠部至少包括第二alox层；

8、-从前表面上的载流子提取层堆叠部去除牺牲层堆叠部；以及

9、-在载流子提取层堆叠部上生成薄膜顶部太阳能电池的一个或多个层。

10、第二alox层用作牺牲层，其维持发射极层的氢化和钝化，这随后通过减小发射极层与顶部电池的界面处的载流子复合而受益。后部电接触部的生成意味着第二alox经受热退火促进氢化。另外，生成第二alox层连同在衬底的后表面沉积alox层使得简化制造；这两个层可在单个全面性沉积过程内沉积，从而减少制造时间，降低材料需求和成本。第二alox层在生成后表面的电接触部的过程中进一步保护发射极的前表面。

11、在实施方式中，该方法包括用于在后表面上生成金属基电接触部的层的形成步骤，包括生成电接触部的退火步骤，该形成步骤在生成牺牲层堆叠部之后和去除牺牲层堆叠部之前进行；并且其中，在去除牺牲层之后，在载流子提取层堆叠部上生成薄膜太阳能电池。

12、在可选实施方式中，该方法包括在后表面上生成接触图案，并且在至少去除牺牲层的步骤之后，执行用于从接触图案生成电接触部的退火步骤。

13、在实施方式中，通过单侧蚀刻工艺从前表面上的发射极层去除第二alox层。用于去除第二alox层的单侧蚀刻工艺快速和牢固地去除该层，同时仅去除alox，从而留下基本上清洁的、优选裸露的发射极表面。蚀刻提供从前表面基本上完全去除第二alox层。

14、在实施方式中，后表面上的钝化涂层包括alox层和氮化硅层的堆叠部，其中alox层布置在硅衬底和氮化硅层之间，并且后表面钝化涂层的生成包括单侧沉积至少一个氮化硅层。后alox和氮化硅堆叠部的沉积允许后硅衬底的增强钝化，同时保持不同沉积步骤的数量减少，alox也同时沉积在前面作为第二层：氮化硅在发射极前面上的alox沉积之后、与在硅衬底上的后面上一起在一个单个步骤中沉积。

15、在实施方式中，在生成发射极层之前，在前表面上沉积或形成薄电介质层，其中薄电介质层设置在硅衬底的前表面和发射极层之间。薄电介质层为硅衬底提供钝化，无论是沉积的薄电介质层(即，作为电介质层的额外步骤的沉积)还是形成的薄电介质层(即，例如，通过氧化硅衬底的前表面来处理硅衬底，以便在前表面上具有电介质层)。

16、在实施方式中，薄电介质层选自包括以下的组：隧道氧化物层；氧氮化硅sioxny层；以及氧化铝al2o3层。这样的薄电介质层将促进有利于底部电池结的隧穿(tunneling)、针孔(pinhole)传输和/或热激活中的一种。

17、在实施方式中，发射极层包括从包括多晶硅、铝锌氧化物、含碳杂质的多晶硅、含氧杂质的多晶硅的组中选择的材料。这种材料提供第二导电类型的发射极层，同时提供与电介质层一起的钝化。

18、在实施方式中，发射极层是包括p/n结的多晶硅层(设置在多晶硅层内部)。包括本征p/n结的发射极层允许增强扩散载流子的数量并增加串联装置中的电荷载流子收集。

19、在实施方式中，发射极层包括氧化锌铝，并且该方法还包括：在形成薄电介质层之前，在硅衬底的前表面中生成n型扩散层。附加扩散层在装置端子处提供增强的载流子扩散。

20、在一个实施方式中，薄膜顶部太阳能电池选自包括钙钛矿(perovskite(s))基薄太阳能电池、铜铟镓二硒(cigs)基太阳能电池、非晶硅基(a-si)太阳能电池和碲化镉(cdte)基太阳能电池的组。与硅基底部电池的带隙相比，这种具有相对较大带隙的顶部电池提供用于完成串联装置的适当材料。

21、根据另一方面，本发明涉及一种包括硅基底部太阳能电池和薄膜顶部太阳能电池的双端或三端串联太阳能电池，其中顶部太阳能电池布置在底部太阳能电池的前表面上，其中串联太阳能电池根据上述实施方式中的任一个来制造。双端或三端串联太阳能电池提供上述所有优点。

22、有利的实施方式由从属权利要求进一步限定。